本發(fā)明專利技術提供了一種可溶性酞菁化合物，具有式（I）結構或式（II）結構，R為烷基、烷氧基或烷硫基；M為二價金屬或含配體的三價以上金屬。本發(fā)明專利技術向酞菁核的2、3、16和17位上各引入一個相同的取代基，并保留酞菁核中的兩個苯環(huán)不被取代，在提高溶解性的同時盡可能地不破壞酞菁核的緊密π-π堆積排列方式，實現(xiàn)較高的場效應遷移率；此外，中心金屬原子能調節(jié)取代酞菁的電子結構，同時其能和取代基產生協(xié)同效應，調控取代酞菁薄膜的堆積方式，故采用所述可溶性酞菁化合物能獲得具有較高遷移率的有機薄膜晶體管。本發(fā)明專利技術提供了一種可溶性酞菁化合物的制備方法和一種有機薄膜晶體管，其載流子遷移率可達1cm2/V·s。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及有機半導體材料
，特別涉及一種可溶性酞菁化合物、其制備方法及一種有機薄膜晶體管。
技術介紹
近年來，隨著有機薄膜晶體管在集成電路和傳感器等方面應用的發(fā)展，對高遷移率有機共軛半導體材料的研究和開發(fā)非常活躍。酞菁化合物具有獨特的η共軛結構，使其具有獨特的物理性質和優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性等特點，尤其是通過調控電子結構和固態(tài)下分子堆積模式，能使其形成具有強相互作用的堆積結構，因此，酞菁化合物被作為高遷移率有機共軛半導體材料而廣泛應用。美國專利文獻US5969376公開了一種平面的金屬酞菁，所述金屬酞菁為酞菁銅(CuPc)、酞菁鋅(ZnPc)或酞菁錫(SnPc)，作為半導體層的空穴傳輸型有機薄膜晶體管，其空穴遷移率為10_3cm2/V · s ;申請?zhí)枮?00710055258. I的中國專利文獻公開了采用軸向取代酞菁化合物作為半導體層的有機薄膜晶體管，其載流子遷移率為10_3cm2/V · s ;美國專利文獻US2010140593也公開了采用軸向取代酞菁的有機薄膜晶體管，其中的酞菁銦氯(ClInPc)具有較高的空穴遷移率，能達到O. 52cm2/V · s ;先進材料(Adv. Mater.，2008，20，2142)和應用物理快報(Appl. Phys. Lett.，2008，92，143303)分別公開了采用酞菁錫二氯(Cl2SnPc )和酞菁氧錫(OSnPc )的電子傳輸型有機薄膜晶體管。上述文獻報道的酞菁化合物在有機溶劑中溶解性很差，使制備有機薄膜晶體管中的半導體層需采用真空蒸鍍的方法，但是，由于真空蒸鍍方法復雜、條件苛刻、成本高，采用溶液加工的方法制備有機薄膜晶體管中的半導體層已成為有機電子器件發(fā)展的趨勢。因此，開發(fā)可溶性酞菁半導體材料，使有機薄膜晶體管的半導體層可以通過溶液加工的方法制備，這是高遷移率有機半導體研發(fā)的主要方向之一。目前，現(xiàn)有技術已公開了多種可溶性酞菁化合物，例如，日本專利文獻JP2004149752、JP2008303383、JP2009218369、JP2010045186 和 JP201120483，美國專利文獻 US5932721 和 US5506708，世界專利文獻 W02008/037695 以及申請?zhí)枮?200810050658. 8、201010520550. 8的中國專利文獻公開了含多種取代基的可溶性酞菁化合物。上述現(xiàn)有技術向單核酞菁外圍苯環(huán)部分的取代位點引入親油或親水取代基，提高了酞菁化合物的溶解性，但是將上述可溶性酞菁化合物作為半導體層用于有機薄膜晶體管，表現(xiàn)出的遷移率在10-3cm2/V · S^lO-1CmVv · S，低于未取代酞菁化合物的遷移率，因而限制了它們的應用。
技術實現(xiàn)思路
為了解決以上技術問題，本專利技術提供一種可溶性酞菁化合物、其制備方法及一種有機薄膜晶體管，采用本專利技術提供的可溶性酞菁化合物制備的有機薄膜晶體管具有較高的載流子遷移率。本專利技術提供一種可溶性酞菁化合物，具有式(I)結構或式(II)結構權利要求1.一種可溶性酞菁化合物，具有式(I)結構或式(II)結構2.根據(jù)權利要求I所述的可溶性酞菁化合物，其特征在于，所述R為直鏈烷基、支鏈烷基、直鏈燒氧基、支鏈燒氧基、直鏈燒硫基或支鏈燒硫基。3.根據(jù)權利要求2所述的可溶性酞菁化合物，其特征在于，所述R為C4I18的直鏈烷基、C4^c18的直鏈烷氧基或C^C18的直鏈烷硫基。4.根據(jù)權利要求3所述的可溶性酞菁化合物，其特征在于，所述R為辛基、己基、十二烷基、己氧基、辛氧基或辛硫基。5.根據(jù)權利要求I所述的可溶性酞菁化合物，其特征在于，所述二價金屬為Cu、Zn、Ni、Co 或 Pb ; 所述含配體的三價以上金屬為InCl, SbCl, MnCl, GaCl, A1C1、TiCl, Ti。、W、SnO或SnCl206.一種可溶性酞菁化合物的制備方法，包括以下步驟 將5，6_ 二燒基_1，3_ 二氧-I, 3_ 二亞胺基異卩引噪琳、5，6_ 二燒氧基-1，3- 二氫_1，3- 二亞胺基異Π引哚啉或5，6- 二燒硫基-1，3- 二氫-1，3- 二亞胺基異卩引哚啉與二乙胺、1，3，3-三氯異二氫氮雜茚在有機溶劑中混合進行反應，過濾后得到濾液； 將所述濾液與對苯二酚、甲醇鈉混合，反應后得到具有式(I)結構的可溶性酞菁化合物7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，得到具有式(I)結構的可溶性酞菁化合物后，還包括 將所述具有式(I)結構的可溶性 酞菁化合物與二價以上金屬鹽在正戊醇或N-甲基吡咯烷酮中進行反應，得到具有式(II)結構的可溶性酞菁化合物8.一種有機薄膜晶體管，包括基板、設置有柵極的介電層和兩端分別設置有漏電極和源電極的半導體層，所述半導體層包含權利要求廣5任一項所述的可溶性酞菁化合物或權利要求6 7任一項所述的制備方法得到的可溶性酞菁化合物； 其中，所述半導體層復合于所述介電層上，所述介電層復合于所述基板上；或者所述介電層復合于所述半導體層上，所述半導體層復合于所述基板上。9.根據(jù)權利要求8所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，所述半導體層的制備方法具體為 將所述可溶性酞菁化合物配成溶液后制備薄膜，經退火、沉積電極，得到半導體層。10.根據(jù)權利要求9所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，所述溶液的有機溶劑為三氯甲烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、甲苯、二甲苯、四氫萘或三甲苯。全文摘要本專利技術提供了一種可溶性酞菁化合物，具有式(I)結構或式(II)結構，R為烷基、烷氧基或烷硫基；M為二價金屬或含配體的三價以上金屬。本專利技術向酞菁核的2、3、16和17位上各引入一個相同的取代基，并保留酞菁核中的兩個苯環(huán)不被取代，在提高溶解性的同時盡可能地不破壞酞菁核的緊密π-π堆積排列方式，實現(xiàn)較高的場效應遷移率；此外，中心金屬原子能調節(jié)取代酞菁的電子結構，同時其能和取代基產生協(xié)同效應，調控取代酞菁薄膜的堆積方式，故采用所述可溶性酞菁化合物能獲得具有較高遷移率的有機薄膜晶體管。本專利技術提供了一種可溶性酞菁化合物的制備方法和一種有機薄膜晶體管，其載流子遷移率可達1cm2/V·s。文檔編號H01L51/05GK102863448SQ20121034987公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權日2012年9月19日專利技術者耿延候, 田洪坤, 董少強 申請人:中國科學院長春應用化學研究所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種可溶性酞菁化合物，具有式（I）結構或式（II）結構：其中，R為烷基、烷氧基或烷硫基；M為二價金屬或含配體的三價以上金屬。FDA00002161927400011.jpg
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：耿延候，田洪坤，董少強，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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